一种土木工程用光纤光栅孔隙水压测试系统的制作方法

本实用新型涉及光纤光栅传感器综合应用技术及孔隙水压测量领域领域，尤指一种土木工程用光纤光栅孔隙水压测试系统。

背景技术：

在隧道、堤坝、地铁、煤矿和油田等工程领域的安全监测中，最难的课题之一就是可靠地确定渗漏区的位置，只有快速准确的探明渗流(漏)所在位置以及流量，才能采取有效的防范和修复措施，所以渗流定位和渗流量定量化监测意义重大。

目前，较精确的渗流检测手段主要有2种方法：检测渗透压力或检测渗流(M)量。渗流量监测的通常是较大范围内的渗流总量，用它作渗流区定位，效果不佳。渗透压力的监测则主要使用测压管及渗压计观测渗透压力，由于传感器的精度较高，因此监测较为准确可靠。而目前用于测量流体压力、孔隙水压力的量具是电子传感器，工程实践表明，此类渗压计体积大、自身存在抗雷击性能差、抗电磁干扰性能差、测量距离较近的缺陷，故造成可靠性差、测量范围小、测量精度不高的问题，严重限制了它们的广泛应用。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的缺点，提供一种精确度高、适用范围广的土木工程用光纤光栅孔隙水压测试系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：本实用新型一种土木工程用光纤光栅孔隙水压测试系统，包括孔隙水压计、光纤光栅调解仪和计算机，孔隙水压计、光纤光栅调解仪和计算机之间均通过传输光缆连接，孔隙水压计外壁设置有管体，管体内部一端通过安装孔固定有安装座，安装座上焊接有挡流管，挡流管一端通过内置螺纹连接有固定座，固定座一侧设置有橡胶堵头，固定座和橡胶堵头之间紧密连接有垫片，垫片内端面安装有穿孔螺栓，传输光缆贯穿挡流管和穿孔螺栓，传输光缆上通过光纤连接有压力光纤光栅传感器和温度光纤光栅传感器。

作为本实用新型的一种优选技术方案，压力光纤光栅传感器设置有若干个，且输出端均通过伸出光纤光栅连接至传输光缆上，在一根传输光缆中串接多个光纤光栅进行分布测量，实现组网测试。

作为本实用新型的一种优选技术方案，压力光纤光栅传感器和温度光纤光栅传感器的传感器基底均采用弹性环氧树脂制成，且外壳均采用低收缩率，高剪切强度的胶粘剂经固化工艺制成，固化物呈高弹性状态、柔韧性极好、弹性模量低、延伸率大达250％；内应力极小、粘接性能好作为传感基底，专为精确测量完全饱和或者部分饱和土壤和岩石中的小孔水压而设计；且若干个压力光纤光栅传感器可用于温度自补偿，提高测试精度，且传感器稳定性好。

作为本实用新型的一种优选技术方案，管体表面等距离设置有若干个微孔，可以保证各个方位的水压一致，有利于得出正确的测试结果。

作为本实用新型的一种优选技术方案，光纤光栅调解仪的输入端通过传输光缆连接有若干台孔隙水压计，且光纤光栅调解仪上通过内部电路板连接显示屏，使用灵活，适合于应变、温度、压力等多种测量，在一根光纤上可以接入多个传感器。

本实用新型所达到的有益效果是：本实用新型为一种土木工程用光纤光栅孔隙水压测试系统，本系统采用高精度高量程的孔隙水压计、传输光缆及光纤光栅解调仪的组网，实现孔隙水压的实时采集，保证传感测试系统的测试精度的前提下，能够解决组网的问题；杜绝干扰的影响；抗雷击；能够长期稳定工作；提高渗压计的量程、灵敏度和准确度；适用于各种土木工程应用环境。抗干扰、防雷击的可联网光纤光栅孔隙水压测试系统可以实现实时测试，降低人工巡检的成本，提高监控的工作效率。且光纤光栅调解仪设计直观，操作方便，软件功能强；内置高功率，低噪声扫描激光器；内置波长参考，无需校准；具备光谱分析仪功能；电池供电，适合野外工作；具有数据显示和存储功能；使用灵活，适合于应变、温度、压力等多种测量，在一根光纤上可以接入多个传感器。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。

在附图中：

图1是本实用新型整体结构示意图；

图2是本实用新型孔隙水压计内部结构示意图。

图中标号：1、孔隙水压计；2、光纤光栅调解仪；3、计算机；4、微孔；5、管体；6、传输光缆；7、挡流管；8、压力光纤光栅传感器；9、固定座；10、垫片；11、穿孔螺栓；12、橡胶堵头；13、温度光纤光栅传感器；14、安装孔；15、安装座。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例：如图1-2所示，本实用新型提供一种土木工程用光纤光栅孔隙水压测试系统，包括孔隙水压计1、光纤光栅调解仪2和计算机3，孔隙水压计1、光纤光栅调解仪2和计算机3之间均通过传输光缆6连接，孔隙水压计1外壁设置有管体5，管体5内部一端通过安装孔14固定有安装座15，安装座15上焊接有挡流管7，挡流管7一端通过内置螺纹连接有固定座9，固定座9一侧设置有橡胶堵头12，固定座9和橡胶堵头12之间紧密连接有垫片10，垫片10内端面安装有穿孔螺栓11，传输光缆6贯穿挡流管7和穿孔螺栓11，传输光缆6上通过光纤连接有压力光纤光栅传感器8和温度光纤光栅传感器13。

压力光纤光栅传感器8设置有若干个，且输出端均通过伸出光纤光栅连接至传输光缆6上，在一根传输光缆8中串接多个光纤光栅进行分布测量，实现组网测试，压力光纤光栅传感器8和温度光纤光栅传感器13的传感器基底均采用弹性环氧树脂制成，且外壳均采用低收缩率，高剪切强度的胶粘剂经固化工艺制成，固化物呈高弹性状态、柔韧性极好、弹性模量低、延伸率大达250％；内应力极小、粘接性能好作为传感基底，专为精确测量完全饱和或者部分饱和土壤和岩石中的小孔水压而设计；且若干个压力光纤光栅传感器8可用于温度自补偿，提高测试精度，且传感器稳定性好，管体5表面等距离设置有若干个微孔4，可以保证各个方位的水压一致，有利于得出正确的测试结果，光纤光栅调解仪2的输入端通过传输光缆6连接有若干台孔隙水压计1，且光纤光栅调解仪2上通过内部电路板连接显示屏，使用灵活，适合于应变、温度、压力等多种测量，在一根光纤上可以接入多个传感器。

工作原理：本实用新型一种土木工程用光纤光栅孔隙水压测试系统，首先，将固定座9与挡流管7通过内置螺纹活动连接，将橡胶堵头12放入固定座9中心的凹槽内，橡胶堵头12的上部放置垫片10，然后，在固定座9的中心转动连接穿孔螺栓11，将橡胶堵头12轴向压缩，实现其径向膨胀，将传输光缆6挤压，限制其轴向移动，因此，压力光纤光栅传感器8和温度光纤光栅传感器13被可靠的稳定安装在挡流管7内部。工作时，将若干个孔隙水压计1间隔一定距离横向埋在所要测试的路面下，路面内的水经管体5上的微孔4进入管体5内，水对挡流管7表面产生压力，挡流管7将压力传递到压力光纤光栅传感器8上，压力光纤光栅传感器5和温度光纤光栅传感器8通过传输光缆6将信号传递到外部的光纤光栅调解仪2，温度光纤光栅传感器8用来补偿压力光纤光栅传感器5有温度变化带来的影响，通过光纤光栅调解仪2调解处理装置分析处理，再将信号通过传输光缆6传递至计算机，得出动孔隙水压力对路基内结构作用大小，以便于及时对路面做出相应的维护措施。

最后应说明的是：以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。